矿业工程管理实务造师考点.docx
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矿业工程管理实务造师考点
矿业工程管理与实务
第一章矿业工程技术1
第一节工程测量
（一）
工程测量
（一）
I.工程测量控制网的布设要求
一、土木工程施工测量控制网
建立施工测量控制网的作用和意义：
施工测量首先需要在施工场地上建立统一的施工控制网，然后根据施工控制网来测设建（构）筑物的轴线，再根据轴线测设建筑物的细部（基础、墙体、门窗等），即遵循“从整体到局部、先控制后细部”的原则，完成施工测量工作。
建立施工控制网的基本原则和精度要求：
1、施工控制网建立的基本原则:
1）施工平面控制网的坐标系统，应与工程设计所采用的坐标系统相同。
2）控制网的测点，应根据总平面图和施工总布置图设计确定。
2、施工控制网的精度要求施工控制网的精度并不要求整体均匀一致，局部控制网的精度应由其相关的建筑物建成后的允许偏差，即建筑限差所确定。
例如：
施工控制网的精度取决于工程的性质、结构形式、建筑材料、施工方法等诸多因素。
二、矿区（井）测量控制网
（一）矿区测量控制网及其布设要求
1、矿区测量控制网的概念矿区基本控制网是指为满足矿山生产和建设对空间位置的精确需要而设立的平面和高程控制网。
2、矿区（井）测量控制网的基本要求矿区（井）测量控制网应符合以下基本要求：
（1）一个矿区应采用统一的坐标和高程系统。
为了便于成果、成图的相互利用，应尽可能采用国家3°带高斯平面直角坐标系统；
（2）矿区地面平面控制网可采用三角网、边角网、导线网、GPS定位等布网方法建立。
（二）矿区地面控制测量
矿区地面髙程控制网可采用水准测量和三角高程测量方法建立。
三角高程测量又分为光电测距三角高程测量和经纬仪三角高程测量两种。
矿区地面高程首级控制网，一般应采用水准测量方法建立，其布设范围和等级选择应依据矿区长度来确定。
矿区地面高程首级控制网宜布设成环形网，加密时宜布设成附合路线和结点网，只有在山区和丘陵地带，才允许布设成水准支线。
各等水准网中最弱点的髙程中误差（相对于起算点）不得大于士2cm。
（三）矿井控制测量基本内容和方法矿井联系测量的基本方法：
1、联系测量工作的基本内容
（1）将矿区地面平面坐标系统和高程系统传递到井下的测量，称为联系测量。
平面联系测量也简称为定向。
高程联系测量也简称为导入高程。
顾名思义，联系测量就是使地面和井下测量控制网采用同一坐标系统。
（2）矿井定向可分为两大类，一类是从几何原理出发的几何定向；另一类则是以物理特性为基础的物理定向。
几何定向有通过平硐或斜井的几何定向、通过一个立井（一井定向）或通过两个立井（两井定向）的定向。
物理定向有精密磁性仪器定向和陀螺经纬仪定向。
（3）导入高程的方法随开拓方法的不同而分为平硐导入高程、斜井导入高程和立井导入高程。
联系测量工作的基本要求：
①通过斜井或平硐的联系测量，可从地面近井点开始，采用经纬仪导线（包括用光电测距和钢尺量距）、三角高程或水准测量的方法。
②各矿井应该尽量使用陀螺经纬仪定向，只有在确实不具备此条件时，才允许采用几何定向。
（四）近井网以及近井点与井口高程控制点
基本概念：
近井点和井口高程基点是矿山测量的基准点。
近井点和井口高程基点布设要求：
（1）近井点和井口高程基点的基本要求是：
尽可能埋设在便于观测、保存和不受开采影响的地点；近井点至井口的连测导线边数应不超过三个；高程基点不少于两个（近井点都可以作为高程基点）。
（2）井口高程基点的高程精度应满足两相邻井口间进行主要巷道贯通的要求，即井口高程基点的高程测量，应按四等水准测量的精度要求测设。
第二节工程测量
（二）
工程测量
（二）
I.矿业工程施工测量主要工作内容与要求
一、地面施工控制测量的基本方法
（一）平面控制方法：
1.平面控制网的形式和选择
地面施工平面控制网经常采用的形式有三角网、GPS网、导线网、建筑基线或建筑方格网。
选择平面控制网的形式，应根据建筑总平面图、建筑场地的大小、地形、施工方案等因素进行综合考虑。
对于地形起伏较大的山区或丘陵地区，常用三角测量、边角测量或GPS方法建立控制网；对于地形平坦而通视比较困难的地区，则可采用导线网或GPS网；对于地面平坦而简单的小型建筑场地，常布置一条或几条建筑基线，组成简单的图形并作为施工放样的依据；而对于地势平坦、建筑物众多且分布比较规则和密集的工业场地，一般采用建筑方格网。
（二）高程控制方法：
1、基本水准点：
在一般建筑场地上，通常埋设三个基本水准点，将其布设成闭合水准路线，并按城市四等水准测量要求进行施测。
对用于连续性生产车间、地下管道等场所的基本水准点，则需按三等水准测量的要求进行施测。
2、施工水准点：
施工水准点用来直接测定建（构）筑物的高程。
为了测设方便和减少误差，施工水准点应靠近建（构）筑物。
二、井下控制测量方法和要求井下测量工作的特点和基本方法
1）井下平面控制均以导线的形式沿巷道布设。
2）以前井下导线多用“经纬仪一钢尺导线”方法，现在已有“光电测距导线”、“全站仪导线”和“陀螺定向一光电测距导线”等方法。
井下平面控制测量：
我国有关矿山部门规定，井下平面控制分为基本控制和采区控制两类。
三、矿井贯通工程测量
1、基本知识
1）井巷贯通测量的分类：
井巷贯通一般分为一井内巷道贯通、两井之间的巷道贯通和立井贯通三种类型。
2）井巷贯通测量的几何要素井巷贯通的几何关系包括井巷中心线坐标方位角、腰线倾角（坡度）、贯通距离等。
2、贯通测量的技术要求贯通工程两工作面间的距离在岩巷中剩下15?
20m、煤巷中剩下20?
30m（快速掘进应于贯通前两天）时，测量负责人应以书面报告矿（井）技术负责人，并通知安全检查和施工区、队等有关部门。
3、贯通测量偏差
1）贯通重要方向偏差;
2）其他偏差。
四、矿井施工测量
1、井口标定
立井井筒十字中线点在井筒每侧均不得少于三个（没有提升设备的井筒可以少设）。
点间距离一般应不小于20m，离井口边缘最近的十字中线点距井筒以不小于15m为宜，用沉井、冻结法施工时应不小于30m。
部分十字中线点可设在墙上或其他建筑物上。
当主中心线在井口与绞车房之间不能设置三个点时，可以少设，但须在绞车房后面再设三个，其中至少应有一个能瞄视井架天轮平台。
2、立井施工的一般性测量工作
1）圆形井筒施工，应悬挂井筒中心垂线作为掘砌的依据。
悬挂的垂球重量应符合规定；垂挂钢丝必须安全、不得有影响铅垂的缺陷。
2）当采用激光投点仪指示立井井筒掘砌方向时，应经常对仪器进行检查，并每隔100m用挂垂线等方法对光束进行一次检查和校正。
3、巷道掘砌施工测量
1）主要巷道中线应用经纬仪标定，主要运输巷道腰线应用水准仪、经纬仪或连通管水准器标定。
2）中线点应成组设置。
腰线点可成组设置也可每30?
40m设置一个，腰线距巷道底板（轨面）的高度在同一矿井中宜为定值。
成组设置中、腰线点时，每组均不得少于三个（对），点间距离以不小于2m为宜。
最前面的一个中、腰线点至掘进工作面的距离，一般应不超过30?
40m。
3）用激光指向仪指示巷道掘进方向时，应遵守下列规定：
（1）激光指向仪的设置位置和光束方向，应根据经纬仪和水准仪标定的中、腰线点确定。
所用的中、腰线点一般应不少于三个，点间距离以大于30m为宜。
（2）仪器的设置必须安全牢靠，仪器至掘进工作面的距离应不小于70m。
在使用过程中要加强管理，每次使用前应检查激光光束，使其正确指示巷道掘进方向。
4）巷道每掘进100m，应至少对中、腰线点进行一次检查测量，并根据检查测量结果调整中、腰线。
II.测量仪器的使用方法
一、测量仪器和一般使用方法
常用测量仪器：
常用测量仪器通常指经纬仪、水准仪、钢尺、光电测距仪及全站仪等。
第三节矿山地质与工程地质
（一）
I.矿业工程的工程地质条件分析与评价
一、土的分类土的基本分类
1.岩石
土工中的岩石一般按照坚硬程度或岩体的完整程度进行分类。
2.黏性土
黏性土按塑性指数可分为黏土和粉质黏土。
二、土的物理性能指标和工程性质
（一）土的基本物理性质指标
土的基本物理性质指标表：
见下表。
指标名称
符号
单位
物理意义
表达式
附注
密度
ρ
t/m3
单位体积土的质量，又称质量密度
由试验方法（一般用环刀法）直接测定
重度
γ
kN/m3
单位体积土所受的重力，又称重力密度
由试验方法测定后计算求得
相对密度
ds
土粒单位体积的质量与4℃时蒸馏水的密度之比
由试验方法（用比重瓶法）测定
干密度
ρd
t/m3
土的单位体积内颗粒的重量
由试验方法测定后计算求得
干重度
γd
kN/m3
土的单位体积内颗粒的重力
由试验方法直接测定
含水量
w
%
土中水的质量与颗粒质量之比
由试验方法（烘干法）测定
饱和密度
ρsat
t/m3
土中孔隙完全被水充满时土的密度
由计算求得
饱和重度
γsat
kN/m3
土中孔隙完全被水充满时土的重度
由计算求得
有效重度
γ'
kN/m3
在地下水位以下，土体受到水的浮力作用时土的重度，又称浮重度
由计算求得
孔隙比
e
土中孔隙体积与土粒体积之比
由计算求得
孔隙率
n
%
土中孔隙体积与土的体积之比
由计算求得
饱和度
Sr
%
土中水的体积与孔隙体积之比
由计算求得
注：
表中：
W——土的总重力（量）；Ws——土的固体颗粒的重力（量）；ρw——蒸馏水的密度，一般取ρw=1t/m3；γw——水的重度，近似取γw=10kN/m3；g——重力加速度，取g=10m/s2，其余符号意义见表。
（二）黏性土的状态指标
1.土的塑性指数（Ip）土的塑性指数是土体液限和塑限的差值（用无百分符号的百分数表示）。
塑性指数越大，表示土处于塑性状态的含水量范围越大。
一般，土颗粒能结合的水越多（如，细颗粒黏土成分多），塑性指数越大。
（三）土的工程性质
1.土的可松性
2.土的压缩性和地基变形土体在附加荷载作用下，或松土经回填后压实，均会使土体压缩，土的这种性质称为土的压缩性，压缩性一般用压缩系数表示。
可以利用土的压缩系数计算地基上的附加荷载所引起的基础最终沉降变形。
3.土的休止角无黏性土的休止角是指其在自然堆积状态下的坡角，也即土体可以自稳的坡度。
三、土的抗剪强度
土的抗剪强度是评价地基承载力、边坡稳定性、计算土压力的重要指标。
四、土压力
土压力性质、大小对基坑支护的作用性质和大小有重要影响，是边坡稳定的决定性因素。
五、岩石的基本力学性质与质量评价
（一）岩石基本力学性质
1.岩石的压缩变形与破坏特性岩石是一种地质材料，完整的岩石有较高的承载能力。
一般岩石中含有大小不同的结构性缺陷（节理等）与裂隙，这是影响岩石变形和承载能力的重要因素。
岩石是一种脆性材料，破坏前的变形相对很小，破坏迅速，而且压、拉强度相差很大。
岩石的压缩变形伴随有裂隙开裂的过程，因此破裂声响不断，并最终形成断裂。
由于有裂隙张开，岩石在变形过程中有体积膨胀现象，它称为扩容。
围压（约束作用）对岩石性质有重要影响，随围压的提高，岩石的脆性减小、峰值强度和残余强度提高。
岩石在断裂的瞬间，其压缩过程中所积蓄的能量会突然释放，造成岩石爆裂和冲击荷载，这是地下岩爆等突发性灾害的基本原因。
2.岩石破坏与岩石承载能力岩石断裂强度破坏后剩下有残余强度。
围压和约束作用对残余强度的髙低有重要关系，在较髙围压作用下，岩石甚至不出现软化现象。
对破坏面（或节理面）的约束，可以保持岩体具有一定的承载能力，因此充分利用岩石承载能力是地下岩石工程的重要原则。
（二）岩石质量评价
1.岩石质量评价的作用地下工程稳定与岩石强度、节理裂隙的发育情况、地下水影响等很多因素有关。
2.岩石质量评价的一些重要参数和方法
岩石单轴抗压强度和普氏系数普氏系数由俄国人普氏提出，全称为岩石坚固性系数，其实质还是岩石单轴抗压强度。
第四节矿山地质和工程地质
（二）
矿山地质和工程地质
（二）
I.地质构造及其对矿山工程影响
一、岩石分类及其特性岩石按其成因分为三大类别：
沉积岩、岩浆岩和变质岩。
二、地层赋存特点与地质构造的主要形式
（一）岩层产状地层产状指岩层的空间几何关系，其主要参数有：
1.走向倾斜岩层面与水平面的交线，构成岩层走向线方向。
2.倾向通常指岩层倾斜向下且与走向正交的方向，用其在水平面上投影所指的方向表示。
3.倾角岩层层面与水平面的交角。
（二）地质构造主要形式
1.地质构造形式
（1）单斜构造在一定范围内岩层或矿体大致向一个方向倾斜的构造形态。
（2）褶皱构造岩层或矿体受水平挤压后弯曲，但仍保持连续性的构造形态。
（3）断裂构造岩层或矿体受力后产生断裂，失去连续性和完整性的构造形态。
断裂面两侧岩层或矿体没有明显位移的叫裂隙，断裂面两侧岩层或矿体发生明显位移的叫断层。
2.断层基本知识断层的分类：
按断层上下盘相对移动的方向的分类：
1）正断层上盘相对下降，下盘相对上升的断层。
2）逆断层上盘相对上升，下盘相对下降的断层。
3）平推断层两盘沿近直立的断层面作水平移动的断层。
根据断层走向与岩层走向的关系分类：
1）走向断层断层走向与岩层走向平行的断层。
2）倾向断层断层走向与岩层走向垂直的断层。
3）斜交断层断层走向与岩层走向斜交的断层。
三、原岩应力概念及其在矿山工程中的地位
（一）原岩应力在矿山工程中的地位
原岩应力是指地下未受扰动的原始应力分布状态。
原岩应力的主要组成部分是自重应力和构造应力。
构造应力一般指由地质构造运动引起在地壳岩石内的应力或者是其残余应力。
目前还不能用计算方法确定。
原岩应力是引起地下结构荷载的根本因素。
在地下工程中施筑支护后，支护限制围岩的变形或支撑破坏的岩石重量，同时也就承受了岩石的作用，这就是围岩对支护的荷载作用（称为狭义的“地压”）。
显然，支护荷载的大小直接与原岩应力有关。
（二）构造应力特点
构造应力一般以水平应力为主；由于有构造应力存在，原岩应力的水平侧应力系数入往往变得大于1。
构造应力虽然分布是局域性的，但因为其作用大，往往是造成岩层和矿山井巷工程严重破坏的主要原因。
（三）地质构造对矿山工程的影响
1.构造应力的基本分析方法
（1）褶曲褶曲的主作用方向和褶曲轴垂直
（2）断层
2.地质构造对采矿系统及巷道布置的影响
（1）断层的影响断层将原完整的矿床、矿体或煤田、煤层分为若干断块，给矿井掘进、运输、巷道维护及开采带来许多困难。
断层附近岩石一般较破碎，支护往往困难；含水层或地表被断层导通时，地下水或地面水就容易通过断层涌入井下，造成矿井浦水量增大和突水危险。
井田内存在大断层，必然增加岩石巷道的工程量；我国许多矿井常以大断层为井田边界；中小型断层往往限制采区或盘区的划分，影响巷道布置，增加巷道掘进工程量，影响机械化设备充分发挥作用和高效开采；断层两侧还往往要保留矿柱，增加了矿体损失。
（2）褶曲的影响褶曲轴部顶板压力常有增大现象，巷道容易变形，难于维护，该处开采需加强支护；煤矿向斜轴部是煤矿瓦斯突出的危险区域；一般情况下，井田内的阶段或水平运输大巷、总回风巷沿走向布置，褶曲会使沿层布置的巷道发生弯曲。
II.矿山地质图的读图方法
—、矿图的绘制和要求
1.矿图坐标和坐标网格
1）矿图坐标矿图常用平面直角坐标表示点的相对位置，X轴与地球子午线方向一致，表示南北方向，指北为正，指南为负；Y轴表示东西方向，指东为正，指西为负。
2）矿图坐标网格在水平投影图上与坐标轴平行的方格网线，称为坐标网格。
网格间距一般为10cm。
3）矿图比例：
矿图常用的比例为1:
10000，1:
5000，1:
2000，1:
50。
二、矿图的读法
地层结构和地质构造的表示方法
1.岩（矿）层产状表示岩（矿）层的走向即岩（矿）层底板等高线的延伸方向，岩（矿）层的倾向是垂直于岩（矿）层底板等高线由高指向低的方向；岩（矿）层的倾角则需要通过计算岩（矿）层底板等高线的等高距和等高线平距之比的反正切来求取。
等高线发生弯曲表示矿体走向发生变化。
等高线密集程度发生变化，表示矿体倾角发生变化。
2.部分地质构造的表示正断层表现为等高线缺失；逆断层表现为等高线重叠，重叠部分为上下盘同一层岩体的重叠区。
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